实验设计与科研设计的关系

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医学科研 设计

医学研究的基本程序5个环节:研究问题的提出 → 假设的建立和设计 → 科学实验(调查)与验证 → 实验(调查)结果的分析综合与处理 → 建立新的理论或实际应用与推广

设计Design 医学科研方法DME: 测量Measurement 评价Evaluation

专业设计 统计设计

统计设计包括资料收集、整理和分析全过程，总的统计 设想和科学安排。可节省人力、物力和时间；可控制实验误

差；可提高实验效率。 调查研究(survey,observational study)医学科研 实验研究(experimental study)

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第一节 医学科研设计的基本原则 第二节 实验设计

第三节

调查设计

第一节 医学科研设计基本原则一、 对照的原则二、 均衡的原则 三、 随机的原则 四、 重复的原则

一、 对照的原则对照(control):受试对象不施加试验因素或施加前状态。对照的意义 ：①鉴别处理因素与非处理因素的差异例: 老年性慢性支气管炎 气候转暖,自然缓解 药物治疗

②消除和减少实验误差 。 处理组： 处理因素 + 非处理因素 对照组： 比较结果 处理因素

处理效应 + 非处理效应

非处理因素 处理效应

非处理效应

对照的形式㈠空白对照(blank

调查设计与实验设计的比较

总体来说，调查设计与实验设计都是科学研究经常使用也非常实

用的两种研究方法，二者都是通过对资料的收集、分析，解决一定的

问题，为研究提供数据支撑，保证研究的顺利进行。但是在实际科研

过程中，为了提高研究效率，常常需要研究者准确地选择恰当的设计

方法。那么，首先就要清楚调查设计与实验设计的不同特点。

通过对教材第七、八两章的学习，总结主要有以下几个方面：

一、概念不同

1、调查设计是指研究者通过客观地观察、记录、描述调查对

象来收集数据，它包括资料的收集、整理和分析的各个环节以及整个

设计过程的统计设想和科学安排，是调查研究得以成功的重要保证。

2、实验设计通常是指研究者根据研究目的，对研究对象实施

干预措施，观察总结研究效应的结果，回答研究假设所提出的问题的

整个过程。简单地说，就是将一组随机抽取的受试对象随机分配到两

个或多个处理组，观察比较不同处理组的效应。

二、特点不同

1、调查设计是探索性研究、观察性研究，研究者不能人为安

排研究因素，不能对调查对象实施处理因素和干预措施，是被动的。这里的研究因素是客观存在的。

实验设计是实验研究，研究者能够主动安排实验因素，并

可以根据研究目的设计干预因素，这些因素可以是物理的、化学的、生物的以及社会性的，也可

药理实验设计（三号黑体）

姓名 班级 学号 （五号宋体）

1.实验项目名称

2.国内外研究现状（实验原理） 3.研究开发意义（实验目的意义） 4.实验研究的主要内容及创新点 5.实验方法和技术路线 6.参考文献

（正文部分：宋体小四号；行间距：固定值

20磅）

1.项目名称：海洋生物活性物质对急性心肌缺血保护作用的实验研究 2.研究工作对浙江经济、社会和科技发展的意义

目前，缺血性心脏病是一类严重危害人类健康的常见病，包括心绞痛、心肌梗死、原发性心脏骤停、缺血性心肌病、心律失常等。心肌缺血是指由于各种原因引起心肌耗氧量和冠状动脉供血、供氧量之间平衡失调，出现心肌供血不足而导致心肌损害。上述疾病的冠状动脉病变部位、梗塞程度、血管受累情况、侧枝循环以及血管痉挛等临床表现虽然复杂多样，病理生理特点差异很大，但是都有着心肌细胞缺血缺氧这一共同点。

临床上现有的抗心肌缺血药物主要包括硝酸酯类、β受体阻断剂、钙拮抗剂及复方中药制剂等，然而这些药物都存在一定的局限性和不良反应，导致治疗效果不是非常理想。近年来，随着急诊溶栓和经皮冠状动脉成形术的逐渐推广应用，及时恢复血流再灌注成为治疗缺血性心脏病普遍采用的措施。然而，国内外大

致 远 管 理 学 院

工 业 管 理 学 系

课 程：实 验 设 计

主 讲 人：林 东 成 助理教授 时间：2002/9/** ~ 2003/1/**

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參 考 資 料 1. Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of

Experiments, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2. 黎正中 译，实验设计与分析，高立图书有限公司。 3. 白赐清 编着，工业实验计划法，中华民国质量学会发行。

4. 吴玉印 着，新版实验计划法，中兴管理顾问发行。 5. 陈耀茂 译，田口实验计划法，沧海书局。 6. 吴柏林 着，现代统计学，五南图书出版公司。 7. 陈顺宇、郑碧娥 着，统计学，华泰书局。

8. 王文中 着，Excel于资料分析与统计学上的应用，博硕文化股份有限公司。

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授 课 目 录

第1章 简 介

第2章 简单比较性的实验

机能实验设计

（一）课题名称：新斯的明对筒箭毒和琥珀胆碱肌松作用的影响 （二）选题目的和思路 1、实验目的

通过观察新斯的明如何影响筒箭毒和琥珀胆碱对蟾蜍离体腹直肌的肌松作用，分析药物相互作用机制。 2、设计思路

乙酰胆碱可以激动骨骼肌上的N2胆碱受体，是骨骼肌收缩；筒箭毒为非去极化型N2胆碱受体阻断剂，通过与乙酰胆碱竞争骨骼肌N2胆碱受体，而引起肌松作用。琥珀酰胆碱为去极化型N2胆碱受体阻断剂，产生与乙酰胆碱相似的去极化作用，但不易被胆碱酯酶水解，妨碍了复极化，而引起肌松作用。

新斯的明主要可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的破坏，使乙酰胆碱积累，与非去极化肌松药在神经肌肉接头处竞争受体，从而恢复正常的神经肌肉传递。新斯的明的抗胆碱酶活性使琥珀碱胆碱更难水解，加重其肌松作用。

本实验通过新斯的明和琥珀酰胆碱，新斯的明和筒箭毒同时作用于蟾蜍腹直肌而产生的抗肌松作用，探究新斯的明对筒箭毒，琥珀酰胆碱的肌松作用的影响。 （三）实验动物

生长状况，体型相当的蟾蜍60只（来自动物房） （四）实验材料

1、试剂（由医学院实验室提供）

10-3氯乙酰胆碱溶液，10-3氯化琥珀酰胆碱溶液，2X10-4氯化筒箭毒碱溶液，任氏液，O2。

DOE知识介绍

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DOE知识介绍

一、什么是DOE：

DOE（Design of Experiment）试验设计，一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模(试验次数)、较短的试验

周期和较低的试验成本，得理想的试验结果以及得出科学的结论。

实验设计源于1920年代研究育种的科学家Dr. Fisher的研究, Dr. Fisher是大家一致公认的此方法策略的创始者, 但后续努力集其大成, 而使DOE在工业界得以普及且发

扬光大者, 则非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫属。

二、为什么需要DOE：

要为原料选择最合理的配方时（原料及其含量）；

要对生产过程选择最合理的工艺参数时； 要解决那些久经未决的“顽固”品质问题时；

要缩短新产品之开发周期时； 要提高现有产品的产量和质量时；

要为新或现有生产设备或检测设备选择最合理的参数时等。

另一方面，过程通过数据表现出来的变异，实际上来源于二部分：一部分来源于过程本身的变异，一部分来源于测量过程中产生的变差，如何知道过程表现出来的变异有多接

近过程本身真实的变异呢？这就需要进行MSA测量系

1. 课题名称

大蒜素对大鼠哮喘模型的影响

2. 立题依据与研究意义

大蒜素(allicin)又名大蒜新素,是从蒜的球形鳞茎中提取的挥发性油状物，含多种烯丙基有机硫化物,为大蒜的主要有效成分。大蒜素具有杀菌、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血压等作用。大蒜素还能增强机体免疫力，有免疫调节作用【1,2】。有研究表明，大蒜素对变应性鼻炎有一定的治疗作用，其作用机制是恢复Th1和Th2免疫的平衡状态【3】。但其对支气管哮喘有无治疗作用却未见报道。Th1和Th2免疫失衡也是支气管哮喘的发病机制之一，因此推测大蒜素对支气管哮喘也有一定治疗作用。本实验从整体水平观察大蒜素对卵白蛋白致敏的大鼠哮喘模型的影响。为研发新型哮喘治疗药物和开发大蒜素的新的保健功能提供实验依据。

3. 研究内容

从整体水平确定大蒜素是否对卵白蛋白引发的大鼠哮喘有治疗作用，探索有效剂量及在该剂量下的治疗效果。

4. 实验方案

药品与试剂：卵白蛋白（OVA）粉，Al[OH]3干粉，生理盐水，大蒜素注射液 实验仪器：雾化器，注射器，密闭箱 实验动物：SD大鼠

实验方法：6至7周，体重200g左右，雌雄各半，清洁级SD大鼠32只，适应性饲养3天后，按随机数表发随机分为4组：空白对

噬菌体的分离与纯化

（小组成员：宋淑芳、项媛媛、谢坤、陈金杰、陶思凡）

一、实验目的

学习分离纯化噬菌体的基本原理和方法，观察噬菌斑 二、实验原理

噬菌体感染宿主细胞后，其DNA（或RNA）在细胞体内进行复制、转录，相关基因表达，装配成完整的噬菌体颗粒，最后裂解宿主细胞或通过挤出方式从宿主细胞（宿主细胞不被杀死，如M1噬菌体）中释放出来。因此，①在液体培养基中可使浑浊的菌悬液变为清亮或较清亮。利用噬菌体的这种特性，在样品中加入敏感菌株与液体培养基混合后培养，噬菌体便能大量增殖，释放，从而可分离到特定的噬菌体。②在有宿主细菌生长的软琼脂平板上，噬菌体可裂解细菌或限制被染细菌的生长，形成透明的或浑浊的空斑，亦称噬菌斑。一个噬菌体产生一个噬菌斑，利用这种现象可将分离获得的噬菌体进行纯化。 三、实验用具及材料

1.菌种：大肠杆菌 2.试剂：氯仿 3.培养基：

液体牛肉膏培养基：胰蛋白胨2g，牛肉膏0.6 g，NaCl 1g，加H2O至200mL，pH7.4，121 ℃20min高压灭菌；

3×牛肉膏培养液：胰蛋白陈3g，牛肉膏 0.9g，NaCl 1.5g，加H2O至100mL，pH7.4，121 ℃20min高压灭菌；

固体牛肉膏培养基：每100m

实验设计与评价题型应考策略

思 考 方 法

化学实验设计与评价试题的特点是：化学实验与设计题型思维量比较大、综合性强、题目信息新颖、综合分析能力要求高、题设情境新、设问角度看似熟悉却又感觉陌生，能较好地考查学生对化学基础知识、基本技能的掌握情况和基本方法的应用情况，特别是信息给予形式的实验设计与评价试题能更好的考查考生的阅读、理解、分析、提炼、综合、创新等能力和考生的能力品质，因而在高考中一直受到出题者的青睐，化学实验设计与评价试题已成为理科综合测试卷的一个重要亮点。根据题目情境并结合所学过的基础知识来创造性地解决或分析实际问题，能激发学生的创新意识并提高其思维推理能力，为高考的选拔功能和突出化学学科特点起着不可替代的作用。学生存在的主要问题有：自学能力欠佳、提取题干有效信息能力不到位、不能准确地组织文字和简明扼要地答出要点、不能准确地使用化学用语、思维缺乏严密性与逻辑性、缺乏解题技巧、对实验设计与评价试题有恐惧感。

一、实验设计与评价试题的命制

实验设计与评价试题的命制一般都是从中学阶段学生最熟悉的基础实验入手，由简到难，由收敛到发散，由具体到开放，逐步实现对学生能力的考查。这就要求熟悉教材中出现的实验，要深刻理解实验的原理

《试验设计与优化》大作业

1．用新旧两种工艺冶炼某种金属材料，分别从两种冶炼工艺生产的产品中抽样，测定产品中 的杂质含量（%），结果如下：

旧工艺（1）：2.69，2.28，2.57，2.30，2.23，2.42，2.61，2.64，2.72，3.02，2.45，2.95，2.51；

新工艺：（2）2.26，2.25，2.06，2.35，2.43，2.19，2.06，2.32，2.34 试问新冶炼工艺是否比旧工艺生产更稳定，并检验两种工艺之间是否存在系统误差？ （α=0.05） 2. 作图

表1 催化剂的重复利用性

Batch

1 2 3 4 5 6

Initial glucose releasing rate

(mg ml-1 h-1)

0.15 2.54 2.52 2.46 2.41 2.37

Glucose yield

(%) 20.4 86.8 86.4 85.9 84.1 84.0

某催化剂可催化纤维素水解为葡萄糖，在评价该催化剂重复使用稳定性的实验中，进行了6次重复实验，每批次测定了该催化剂催化纤维素的初速度（初始葡萄糖生产速率）和葡萄糖得率，最终结果列于表1，试将实验结果在同一幅图中表示。（推荐使用软件origin）

3.